2012年7月13日金曜日

理論断熱燃焼温度 (熱力学 メモ)

http://physics-japan.blogspot.jp/2012/07/blog-post_06.htmlの続き

■理論断熱燃焼温度
  燃料1kgを燃焼させる反応が完全に進み(必ずしも完全燃焼を意味するわけではない.),発生した熱量がすべて温度上昇に使われた場合の温度(つまり上昇した温度+最初の温度)を理論断熱燃焼温度という.
 空気比1のときがもっとも理論断熱燃焼温度が大きくなる.



25℃のメタンを空気比μで燃焼させたときの理論断熱燃焼温度を求める.
メタンの低発熱量35.82[MJ/m^3N]
定圧比熱[KJ/Kg/K]
メタン:2.2    二酸化炭素:1.2   水:2.3    酸素:1.1    空気1.1
空気中の酸素の質量割合 0.232


空気比μが1より大きいか小さいかで反応が変わるので場合わけして考える.
1.μ>=1のとき


                                            1/16               μ/8                   0                    0                      [kmol]
                                               ↓                   ↓                     ↓                    
                                               0             μ/8-1/16            1/16                1/8

のようになるので,熱量が温度上昇に使われたことより上昇した温度T[K]は




2.μ<1のとき




                                            1/16               μ/8                   0                    0                      [kmol]
                                               ↓                   ↓                     ↓                    
                                        1/16-/μ16            0                  μ/16                μ/8

のようになるので,上昇した温度は





温度上昇と空気比の関係をグラフにしてみました.matlabを使って.





グラフをみて考えたこと.
空気比は1を超えないように制御したほうが温度上昇してくれる.(1を超えた途端一気に上昇温度がさがる.)
ジェットエンジンなどの場合,空気流量は飛行速度に依存しそうで,コントロールできなさそうなので,燃料の量をうまく制御するといいのかな.






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